Smart cities przyszłości: Internet rzeczy to dane o nas samych

 To na pewno supernowoczesne państwo-miasto Singapur, ale co zaskoczy wiele osób, także Kigali, stolica ubogiej afrykańskiej Rwandy. Wbrew temu, co twierdzą pozbawieni zwykle urbanistycznej refleksji miłośnicy nowych technologii, nie da się bowiem stworzyć jednej definicji „smart city”, tak jak nie da się stworzyć jednego uniwersalnego planu wdrożenia technologii smart do miasta. Każde miasto jest inne, każde ma swoje specyficzne potrzeby i priorytety. Stąd też dwa miasta „smart” mogą się od siebie bardzo różnić. A co je łączy? Coś przecież musi, byśmy mogli sensownie o takim zbiorze mówić. Jak coraz więcej teoretyków inteligentnych miast mówi, to dwie kategorie: informacja i ludzie.

Rzeczy w Miastach

Miasta zawsze w pewnym stopniu były inteligentne. Sama koncepcja miasta wiąże się z optymalizacją przepływu informacji, energii i kapitału. Już wspólny dla mieszkańców zegar słoneczny czy targowisko były elementami inteligencji miasta na miarę swoich czasów. Jednak dzisiaj, dzięki eksplozji cyfrowych technologii, miasta stają się inteligentniejsze niż kiedykolwiek wcześniej. Połączone ze sobą w sieci czujniki, kamery, terminale, roboty i pojazdy radykalnie odmieniają budownictwo mieszkaniowe, energetykę, parkingi, komunikację publiczną i ruch drogowy, ochronę środowiska, ochronę zdrowia a nawet administrację i bezpieczeństwo publiczne.

Zbiór tych wszystkich rzeczy przyjęło się nazywać Internetem Rzeczy (Internet of Things, IoT) – i nie bez powodu. Tak jak znany nam Internet jest siecią sieci, tak Internet Rzeczy jest siecią sieci łączących ze sobą różne, zwykle niepodłączalne bezpośrednio do Internetu elektroniczne przedmioty. Można powiedzieć, że archetypem Rzeczy jest tu występujące w wielu egzemplarzach fizyczne urządzenie z mikroprocesorem, o niewielkiej własnej mocy obliczeniowej i pojemności, ale za to komunikujące się z innymi urządzeniami w celu wykrywania i raportowania zjawisk, a nawet ich kontrolowania.

W takim Internecie Rzeczy można wyróżnić trzy główne warstwy:

• warstwę percepcji, do której oczywiście zaliczają się wszelkiego rodzaju czujniki i kamery, ale też także np. znaczniki RFID czy systemy GPS pozwalające monitorować położenie i ruch obiektów.

• warstwę sieci, w której działają przeróżne technologie sieciowe, krótkiego, średniego i dalekiego zasięgu, zarówno bezprzewodowe (NFC, 2G, Wi-Fi, LTE…) jak i przewodowe (Ethernet, ale też i sieci energetyczne – PLC). Co najważniejsze, w tej warstwie to nie ludzie rozmawiają z maszynami (serwerami). Praktycznie cała komunikacja odbywa się w modelu M2M – maszyny z maszyną. Ostatecznie wszystkie te metody komunikacji zbiegają się jednak w normalnym Internecie.

• warstwę aplikacji, w której informacja przesłana siecią jest odbierana i przetwarzana, w serwerach i chmurach obliczeniowych. Tutaj właśnie realizują się te utylitarne korzyści Internetu Rzeczy: inteligentne domy, autonomiczne auta, sieci energetyczne, czy właśnie inteligentne miasta. Tak, całe smart city można postrzegać jako ostatnią warstwę Internetu Rzeczy, we wszystkich jego aspektach.

Jak widać, dużo tego wszystkiego: przeróżne typy urządzeń, protokołów i aplikacji, realizujących najróżniejsze cele. Dlatego tak ważne jest zarówno sprzętowe jak programowe middleware – warstwy pośredniczące, pozwalające tymczasowo łączyć poszczególne elementy Internetu Rzeczy w funkcjonalne całości.

Ludzie w danych

Do tej pory mówimy jednak cały czas wyłącznie o technologii. O ile jednak Internet Rzeczy umożliwia zaistnienie inteligentnego miasta, to nie może być czymś, co jest w nim widoczne. Jest wręcz przeciwnie: technologia ma stać się niewidzialna, podczas gdy w centrum uwagi smart city ukazuje się jego mieszkaniec, poinformowany lepiej niż kiedykolwiek wcześniej. Smart city ma służyć mieszkańcom, którzy nie muszą praktycznie nic wiedzieć o jego infrastrukturze, tak samo jak nic nie wiedzą o działaniu sieci energetycznych czy wodociągów.

Aby jednak skutecznie służyć mieszkańcom przez uczynienie ich życia bardziej poinformowanym, inteligentne miasta muszą posiadać i przetwarzać ogromne ilości danych – o tych właśnie mieszkańcach. W końcu co jest za tymi wszystkimi kamerami bezpieczeństwa, inteligentnymi parkometrami, czujnikami jakości powietrza i miernikami zagęszczenia ruchu ulicznego? To przede wszystkim setki baz danych, czy to miejskich czy prywatnych.

Dane z każdej z tych baz same w sobie nie wydają się specjalnie znaczące. Sytuacja się zmienia, gdy zaczynamy myśleć o bardziej wizjonerskich aspektach inteligentnego miasta. Szybko się okazuje, że te bardziej innowacyjne rozwiązania, rozwiązania problemów, które do niedawna nawet jeszcze nie postrzegano jako problemy, wymagają wykorzystania więcej niż jednego zbioru danych.

Jednak połączenie takich rozłącznych zbiorów danych wymaga tworzenia skomplikowanych matematycznych abstrakcji, często bazujących na teorii grafów. Szybko okazuje się też, że zwykłe relacyjne bazy danych, nastawione na przechowywanie danych statycznej natury, po prostu się tu nie nadają: to jest z informatycznego punktu widzenia największy problem z takim agregowaniem danych – same połączenia między urządzeniami i bazami mogą zmieniać się szybciej niż informacje opisujące dane zjawisko.

Postęp za wszelką cenę?

Dlatego w rzeczywistości rzadko kiedy udaje się zrobić coś naprawdę ambitnego. Zazwyczaj miasta biorą sobie kilka rozwiązań najbardziej odpowiednich dla ich konkretnych problemów, np. z energetyką, ekologią, transportem publicznym, doklejają do nich etykietkę „smart city” i są zadowolone, władze miejskie mają okazję do pochwalenia się nowoczesnością przed lokalnymi mediami. Po kilku latach okazuje się, że stworzony w ten sposób projekt się dławi, w żaden sposób nie można go przeskalować, a próby zmian zapowiadają katastrofę – i tak naprawdę lepiej robić wszystko od nowa. To co działało dla 10 tysięcy ludzi w jednej dzielnicy wcale nie musi działać dla stu tysięcy ludzi w dziesięciu dzielnicach.

Nazwijmy więc to co dziś możemy spotkać jako smart city 1.0 – i może wcale się nie spieszmy do wersji 2.0. O ile bowiem inteligentne miasta dziś jedynie posiadają i przetwarzają pewne informacje o mieszkańcach, to te przyszłościowe obiecują o swoich mieszkańcach wiedzieć wszystko. Nie potrzeba bezpośrednio ustawionej kamery nad wejściem do domu mieszkańca, by wywnioskować coś o jego zwyczajach.  Wystarczy, że odpowiednio powiązane zostaną dane z sieci sprzedaży biletów komunikacji miejskiej, mierników sieci energetycznej, publicznej służby zdrowia i dzienników szkolnych, by na podstawie socjomatematycznych modeli móc bardzo precyzyjnie zaklasyfikować mieszkańca i jego rodzinę do konkretnej klasy społecznej. Potem tylko wystarczy określić czynniki ryzyka i w razie czego z wyprzedzeniem wysłać pracownika socjalnego czy policję. Niemożliwe? Nie tak dawno służby miejskie Londynu pochwaliły się, że łącząc dane ośrodka pomocy społecznej i urzędu zarządzającego mieszkaniami komunalnymi zidentyfikowały ofiarę przemocy domowej po tym, gdy w jednym konkretnym miejscu trzykrotnie doszło do wymiany drzwi.

Tym bardziej jest tak, że przyszłościowe smart city da też tym, którzy kontrolują gromadzone dane, okazję do prowadzenia niemożliwych wcześniej eksperymentów społecznych. Co wyjdzie z połączenia danych o pogodzie, ruchu ulicznym i dynamicznym sterowaniu cenami biletów komunikacji miejskiej?  Decydenci mogliby łatwo zdecydować, że czas na więcej ruchu dla wszystkich mieszkańców, robiąc „czerwoną falę” na drogach i podwyższając w ładną pogodę ceny biletów. Ilu przesiądzie się na rowery? Nic w tym złego, ale znów, czy takie wybory powinny być podejmowane za naszymi plecami?

Bezpieczeństwo najważniejsze

Można oczywiście być optymistą. Można uwierzyć, że w inteligentnych miastach przyszłości, przynajmniej tych europejskich, technologia nie będzie nadużywana, że będzie wykorzystywana w dobrym celu.

W jednej dziedzinie jednak trzeba być realistą – bezpieczeństwa sieci informatycznych i baz danych. Gromadzona i przetwarzana przez inteligentne miasta wiedza o mieszkańcach będzie bezcenna dla cyberprzestępców. Możliwości w zakresie siania chaosu i zniszczenia, jakie tak zaawansowane technologie Internetu Rzeczy przyniosą terrorystom, też będą bezprecedensowe.

Wystarczy spojrzeć, co dzieje się dziś w zwykłym Internecie. Według statystyk laboratorium antywirusowego AV-Test, w Sieci co 4,2 sekundy pojawiała się nowa, nieznana wcześniej próbka złośliwego oprogramowania. Niech zapory sieciowe i platformy antywirusowe inteligentnych miast zapewnią skuteczność na poziomie 99,9%.

Oczywiście nikt nie zrezygnuje z Internetu tylko ze względu na zagrożenie złośliwym oprogramowaniem. Wcześniej czy później nasze życie w miastach zostanie przekształcone przez Internet Rzeczy – i będzie to lepsze życie, zdrowsze, wygodniejsze, przyjemniejsze i wydajniejsze. Zapłacimy za to jednak pewną cenę, na pewno prywatności, ale niewykluczone też, że i fizycznego bezpieczeństwa. Powierzchnia dla cyberataku jest bowiem w inteligentnym mieście przyszłości bardzo duża, a jego konsekwencje najpewniej znacznie gorsze, niż włamanie do serwisu internetowego i nabazgranie czegoś na jego stronach. Dlatego dla twórców inteligentnych rozwiązań wyzwaniem jest nie tylko konstruowanie coraz lepszych urządzeń, ale też dbałość o kwestie bezpieczeństwa danych. Wydaje się, że to właśnie bezpieczeństwo będzie najważniejszą funkcją ,,smart cities”.

Kultura czasu wolnego

Dzięki pralkom automatycznym, zmywarkom, odkurzaczom i innym urządzeniom AGD wysiłek i czas potrzebny na prowadzenie gospodarstwa domowego uległ znacznemu skróceniu. Internet Rzeczy przyszłości przeniknie znacznie więcej niż tylko nasze mieszkania i przestrzeń miejską. Przeniknie też miejsca pracy, biura i fabryki w zgodzie z wizją tego, co nazywamy Industry 4.0, przemysłem nowej generacji. A to oznacza jeszcze więcej wolnego czasu dla człowieka.

Najprostszy przykład to zakupy. Sprawdzanie zawartości lodówki, odwiedzanie po drodze kilku sklepów, wyszukiwanie towarów, kolejki przed kasami (nawet automatycznymi). Mieszkaniec inteligentnego miasta nie powinien zbyt wiele uwagi poświęcać takim sprawom – jego lodówka sama wie, czego brakuje, poprzez sieć skomunikuje się z najbliższymi dostawcami żywności, według założonych planów dietetycznych uzupełni braki. Potem tylko czekać na drona z paczką. Godzina dziennie zaoszczędzona na zakupach to 365 godzin rocznie, to dwa wolne tygodnie. A to tylko zakupy. Pomyślmy o czasie spędzanym na dojazdach do pracy, o załatwianiu spraw w fizycznie istniejących budynkach urzędów – ile wolnego czasu zwróci nam zautomatyzowane środowisko przyszłości? I co zrobimy z tymi wszystkimi godzinami?

Obok ochrony osobistych informacji, to właśnie obfitość czasu wolnego może być jednym z głównych wyzwań dla mieszkańców nowoczesnych miast przyszłości.

Michał Kręglewski, Sparkbit